Motor universal: construcci贸n, funcionamiento y aplicaci贸n

<p style=”text-align: justify;”>Un motor universal es un tipo especial de motor que est谩 dise帽ado para funcionar con suministro de CC o CA monof谩sico. Los motores universales se llaman as铆 porque pueden funcionar tanto con CA como con CC. Un motor universal tiene un alto par de arranque y caracter铆sticas de velocidad variable. Dicho motor funciona a velocidades peligrosamente altas sin carga.

El motor universal es b谩sicamente un motor de CC en serie que est谩 especialmente dise帽ado para funcionar tanto con CA como con CC. Un motor de serie de CC est谩ndar tiene caracter铆sticas muy pobres cuando funciona con CA, principalmente debido a dos razones:

  • La alta reactancia tanto de la armadura como de los devanados de campo limita la corriente CA a un valor mucho m谩s bajo que la corriente CC para el mismo voltaje de l铆nea.
  • Si se utiliza acero s贸lido para el marco del estator, el flujo de CA producir谩 grandes corrientes de Foucault en el marco con el consiguiente calentamiento.

Para asegurar el funcionamiento satisfactorio del motor universal desde una fuente de alimentaci贸n de CA, son necesarias algunas modificaciones. La reactancia del campo en serie y de los devanados del inducido debe reducirse tanto como sea posible. La reactancia del devanado de campo en serie se puede reducir un poco usando menos vueltas de alambre m谩s pesado. Sin embargo, no ser铆a pr谩ctico eliminar la ca铆da de voltaje de la reactancia debida al campo en serie ya que eso tambi茅n eliminar铆a el campo magn茅tico. La ca铆da de tensi贸n de la reactancia debida al devanado del inducido puede eliminarse pr谩cticamente mediante el uso de un devanado de compensaci贸n. El devanado de compensaci贸n est谩 conectado en serie con el devanado del inducido (compensaci贸n conductiva) y dispuesto de manera que los amperios-vuelta del devanado de compensaci贸n se opongan y neutralicen los amperios-vuelta del inducido. Para realizar esta compensaci贸n, el devanado de compensaci贸n se desplaza 90 grados el茅ctricos del devanado de campo.

La reactancia del devanado del inducido se puede reducir colocando un devanado de compensaci贸n en el estator para que los flujos se opongan o se 鈥渃ancelen鈥 entre s铆. Este mismo devanado de compensaci贸n se puede conectar en serie con el devanado del inducido. En este caso, se dice que el motor est谩 conductivamente compensado. En estas condiciones, el motor universal tendr谩 caracter铆sticas de funcionamiento similares, ya sea con alimentaci贸n de CA o CC.

El devanado de compensaci贸n puede cortocircuitarse simplemente sobre s铆 mismo, de modo que se comporte como un secundario cortocircuitado de un transformador (el devanado del inducido act煤a como primario). La corriente CA inducida en el devanado de compensaci贸n se opone nuevamente a la corriente del inducido y se dice que el motor est谩 inductivamente compensado. La reactancia del devanado de campo se puede mantener baja limitando el n煤mero de vueltas.

Índice de contenidos

Tipos de motores universales:

Hay dos tipos de motores universales:

  • Tipo no compensado con polos concentrados
  • Tipo Compensado con Campo Distribuido.

Construcci贸n de Motor Universal:

La construcci贸n de un motor universal es muy similar a la construcci贸n de una m谩quina de CC. Consiste en un estator en el que se montan los polos de campo. Las bobinas de campo est谩n enrolladas en los polos de campo.

Motor universal no compensado:

El motor No Compensado tiene dos polos salientes y est谩 laminado como se muestra en la figura siguiente.

La armadura es de tipo bobinado y el n煤cleo laminado tiene ranuras rectas o sesgadas. Los conductores del devanado del inducido est谩n conectados al conmutador. Junto con este tipo de motor se utilizan escobillas de alta resistencia para ayudar a una mejor conmutaci贸n. En la siguiente figura se muestra un motor universal de tipo no compensado equivalente.

Tipo Compensado con Campo Distribuido:

El motor universal de tipo compensado consiste en un devanado de campo distribuido y el n煤cleo del estator es similar al del motor de fase dividida. Sabemos que los motores de fase dividida constan de un devanado auxiliar adem谩s del devanado principal. Al igual que los motores de fase dividida, el tipo compensado tambi茅n consta de un devanado adicional. El devanado de compensaci贸n ayuda a reducir el voltaje de reactancia causado por el flujo alterno, cuando el motor funciona con el suministro de CA.

En la siguiente figura se muestra un motor universal de tipo compensado equivalente.

Principio de funcionamiento del motor universal:

Un motor universal funciona con alimentaci贸n de CC o CA monof谩sica. Cuando el motor universal se alimenta con un suministro de CC, funciona como un motor en serie de CC. Cuando la corriente fluye en el devanado de campo, produce un campo magn茅tico. La misma corriente tambi茅n fluye desde los conductores del inducido. Cuando un conductor que lleva corriente se coloca en un campo electromagn茅tico, experimenta una fuerza mec谩nica. Debido a esta fuerza mec谩nica, o par, el rotor comienza a girar. La direcci贸n de esta fuerza viene dada por la regla de la mano izquierda de Fleming.

Fuerza sobre el conductor, F=I(LxB)

donde I es la corriente que circula por los devanados y L es la longitud activa del conductor.

Ahora la pregunta es, 驴c贸mo funciona un motor de CC con suministro de CA?

A partir de la imagen anterior, se puede calcular la direcci贸n de la fuerza resultante debida a la corriente en el devanado en presencia de un campo magn茅tico. Esta Fuerza, llamada Fuerza de Lorentz, est谩 en la direcci贸n a lo largo de la cual gira la bobina del inducido y, por lo tanto, el eje.

Si el suministro es CC, la polaridad nunca se invierte. Entonces obtenemos el campo y la corriente siempre en la misma direcci贸n y, por lo tanto, una fuerza neta en una direcci贸n particular sobre los conductores debido a la cual gira el rotor.

Si el suministro es CA, la polaridad cambia entre +ve y 鈥搗e, 50 veces por segundo. Entonces, la direcci贸n de la corriente y el campo magn茅tico cambian y, por lo tanto, obtenemos la fuerza resultante en diferentes direcciones.

Al igual que en un motor en serie de CC, dado que el campo est谩 conectado en serie con la armadura, tanto la direcci贸n de la corriente como la del campo cambian simult谩neamente y, como resultado, la fuerza resultante siempre permanece en la misma direcci贸n, como se puede ver en la direcci贸n (tome la direcci贸n de I como opuesta a la original y B como opuesta a la original y usando la regla de la mano izquierda de Fleming). Por lo tanto, incluso si se cambia la polaridad, el motor contin煤a funcionando en la misma direcci贸n. Los polos est谩n laminados porque invariablemente funcionan con CA y se inducen corrientes de Foucault. Por lo tanto, los polos laminados reducen la corriente de Foucault.

Aplicaci贸n del motor universal:

  • Los motores universales encuentran su uso en varios electrodom茅sticos como aspiradoras, batidoras de bebidas y alimentos, m谩quinas de coser dom茅sticas, etc.
  • Los motores universales de mayor potencia se utilizan en taladros port谩tiles, licuadoras, etc.

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